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第3章_空间数据模型

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地理信息系统 第三章地理空间数据模型

地理信息系统 第三章地理空间数据模型
按实体的属性结构
同种属性表为一个层
按专题分层
每个图层对应一个专题，包含某一种 或某一类数据。如地貌层、水系层、道 路层、居民地层等。。
现实世界
获取
地形信息
+
水系信息
+
道路信息
+
植被信息等
存储
空间 数据库
按时间序列分层
即把不同 时间或不同时 期的数据分别 构成各个数据 层
图层i 图层j
点文件i 线文件i
代码有数字、字母、数字和字母混合三类表示形式。
数字型代码
用一个或若干个阿拉伯数字表示对象的代码。特点是结构 简单、使用方便、易于排序，但对对象的特征描述不直观。
字母型代码
用一个或若干个字母表示对象的代码。特点是比同样位数 的数字型代码容量大，还可提供便于识别的信息，易于记 忆，但比同样位数的数字型代码占用更多的计算机空间。
空间数据的分层和分区
地理信息本身具有层次性。分层和分区 是空间数据组织的高级形式，为管理和 使用提供了便利 分层依据地理实体性质 分区依据平面范围
分层
按专题
地貌、水系、植被、交通、居民地等
按时间
不同时间的数据成为不同层，便于对比、处理、表 现。如每年建的住宅用不同的颜色表现
按实体的几何类型
一般按点、线、面、注记
格网型空间索引
将区域用横竖线条划分大小相等和不等 的格网，记录每一个格网所包含的空间 实体。进行空间查询时，首先计算出查 询对象所在格网，然后再在该网格中快 速查询所选空间实体。
一条河流、一个湖泊和一条省界，它们的关键字分别为5，11和 23。河流穿过的栅格为2，34，35，67，68；湖泊覆盖的栅格为 68，69，100，101；省界所通过的栅格为5，37，36，35，67， 99，98，97。

空间数据模型 ppt课件

空间数据模型 ppt课件

3、数据类型
几何数据（空 间数据、图形 数据）
关系数据—实 体间的邻接、 关联包含等相 互关系
属性数据—各 种属性特征和 时间
元数据
4、数据结构
矢量、栅格 、TIN（专用 于地表或特 殊造型）
RDBMS属性表 ----采用MIS 较成熟
空间元数据
• 几何数据
– 根据空间实体的几何特征，空间对象可分为点 对象、线对象、面对象和体对象。
空间实体类型 :线实体
• 有长度，但无宽度和高度 • 用来描述线状实体，通常在网络分析中使用较多 •有一定范围的点元素集合，表示相同专题点的连 续轨迹
香港城市道路网分布
空间实体类型 :面实体
• 具有长和宽的目标 •表示平面区域大范围连续分布的特征 •有些面状目标有确切的边界，有些面状目标 在实地上没有明显的边界
– 关联：不同类图形之间的拓扑关系 – 邻接：同类图形元素之间的拓扑关系 – 连通：由节点和弧段构成的有向图网络图形中，节点之间是否存
在通达的路径，即是否具有连接性，是一种隐含于网络中的关系 – 包含：多边形内是否包含了其他弧段或多边形
• 拓扑关系涉及的术语有：
– 邻接、相交、相离、包含、重合等
点—点 点—线 点—面 线—线 线—面 面—面
第三章 空间数据模型
徐敬海 南京工业大学
本章内容
• 现实世界的抽象 • 空间实体 • 空间数据 • 空间数据结构 • 面向对象的空间数据模型 • 时空数据模型
2.1 现实世界的抽象
空间Байду номын сангаас据模型是现实世界的一个抽象，它通过使用一个
数据对象集合来支持对空间信息的显示、查询、编辑和分析
。
编码
测量

06 第三章 空间数据模型 4- 7节 TIN模型及模型比较

06 第三章 空间数据模型 4- 7节 TIN模型及模型比较

4
B C D E F
G K P
12
H
10
J M
9
11
G H I J ...
N
13 14
O
Q
S
15
Node Attribute Table
Node 1 2 3 X x1 x2 x3 Y y1 y2 y3 Z z1 z2 z3
...
...
...
...
三、TIN的生成
1. 如何选择点（How to pick points）？
一、模型的比较
1. 理解和感知的差异 2. 模型特性的差异
理解和感知的差异
现实世界
完全定义或可定义 的实体(如地籍)
概念模型
连续但可定义的对象 (如高程表面)
平滑和连续的空间变化 (如温度)
数据模型 及其表达
边界轮廓 (点、线、多边形)
矢量
表面 (三角形表面) TIN
镶嵌 (正方形, 像元)
栅格
3 3 3 3 3 3 2 3 3 3 3 3 3 3 3 1 3 3 3 3 3 3 3 2 3 3 3 3 3 3 3 1 3 3 3 3 3 3 3 2 3 3 3 3 3 3 1 7 3 3 3 3 3 3 3 2 3 3 3 3 3 1 7 7 3 3 3 3 3 3 3 2 3 3 3 3 3 1 7 7 3 3 3 3 3 3 3 2 3 3 3 3 1 7 7 7 3 3 3 3 3 3 3 3 2 3 3 1 7 7 7 7 3 3 3 3 3 3 3 3 2 3 3 1 7 7 7 7 3 3 3 3 3 3 3 3 2 3 1 7 7 7 7 7 3 3 3 3 3 3 3 3 2 1 7 7 7 7 7 7 3 3 3 3 3 3 3 3 2 1 7 7 7 7 7 7 3 3 3 1 1 1 1 1 1 1 1 4 6 6 6 6 2 7 7 7 7 7 7 7 4 4 4 4 6 6 6 6 6 2 7 7 7 7 7 7 4 4 4 4 4 6 6 6 6 2 7 7 7 7 7 7 4 4 4 4 4 6 6 6 6 2 7 7 7 7 7 7 4 4 4 4 4 6 6 6 6 2 7 7 7 7 7 7 4 4 4 4 4 6 6 6 6 6 2 7 7 7 7 7 4 4 4 4 4 6 6 6 6 6 2 7 7 7 7 7 4 4 4 4 4 6 6 6 6 6 2 7 7 7 7 7 4 4 4 4 4 6 6 6 6 6 2 7 7 7 7 7 4 4 4 4 4 6 6 6 6 6 6 2 7 7 7 7 4 4 4 4 4 6 6 6 6 6 6 2 7 7 7 7

地理信息系统第三章

地理信息系统第三章



1．3．2三维空间数据模型
三维矢量模型 体模型


1．3．3分布式空间数据模型
分布式空间数据库管理系统 联邦空间数据库（Federated Spatial Database）


1．3．4 CASE工具 (Computer-Aided Software Engineering)
2．场模型



1．2空间数据模型的类型
在GIS中与空间信息有关的信息模型有三个，即基于对象 （要素）（Feature）的模型、网络（Network）模型以及 场（Field）模型。 选择某一种模型而不选择另外一种模型主要是顾及数据的 测量方式。




1．3 GIS空间数据模型的学术前沿
1．3．1时空数据模型 核心问题是研究如何有效地表达、记录和管理现实世界的 实体及其相互关系随时间不断发生的变化。
е1 P1 е5 P2 е2
N1
е6
N4
P3
N5
е3
N2
е4
N3
P4
е7
2.地理空间数据拓扑关系应用价值
（1）确定地理实体间的相对空间位置，无需坐标 和距离 （2）利于空间要素查询 （3）重建地理实体
3.地理空间数据 拓扑关系的表示
N2
е1
P1 е5
N4
е6
P3
N5
е3
结点集合
P2
е2
е4
N3 针


4．4度量空间关系分析
度量空间关系主要是指空间对象之间的距离关系。 这种距离关系可以定量地描述为特定空间中的某种距离， 如A实体距离B实体100m。也可以应用与距离概念相关的术

地理信息系统复习题

地理信息系统复习题

第一章概论1数据：是人们在认识世界和改造世界过程中，定性或定量对事物和环境描述的直接或间接原始记录，是一种未经加工的原始资料，是客观对象的表示。

存储方式：数字、文字、符号、图像。

存储介质：记录本、地图、胶片、磁盘。

2信息：是用文字、数字、符号、语言、图像等介质来表示事件、事物、现象等地内容、数量或特征，从而向人们（或系统）提供关于现实世界的实施和知识，作为生产、建设、经营、管理、分析和决策的依据。

信息具有客观性、适用性、可传输性和共享性等特征。

3地理空间数据：是指以地理空间位置为参照，描述自然、社会、人文经济景观的数据，可以是图形、图像、文字、表格等。

包括①位置数据：几何坐标；②属性数据：描述地物特征的定性或定量的指标；③时域特征数据：地理特征采集或地理现象发生的时刻或时段4地理信息：是有关地理实体空间分布、性质、特征和运动状态的信息，它是对表达地理特征和地理现象之间关系的地理及环境数据的解释。

地理信息来源于地理空间数据：地理实体--->地理数据--->地理信息。

地理信息特征：空间分布性、海量数据、信息载体多样性。

5地理数据：是各种地理特征和现象间关系的数字化表示。

6信息系统：是具有采集、管理、分析和表达数据能力并以供信息服务为主要目的的数据密集型、人机交互的计算机应用系统。

四大基本功能：数据的采集管理、分析和表达。

根据数据处理对象可分为空间信息系统和非空间信息系统；从应用层次上可分为事物处理系统、管理信息系统、决策支持系统等。

7地理信息系统：①概念：有时又称为“地学信息系统”或“资源环境信息系统”。

它是一种特定的十分重要的空间信息系统，它是在计算机硬件、软件系统支持下，对整个或部分地球表层（包括大气层）空间中的地理分布数据进行采集、储存、管理、运算、模拟、分析、显示和描述的技术系统。

②基本内涵：Ⅰ.GIS的物理外壳是计算机化的技术系统；Ⅱ.GIS的操作对象是空间数据；Ⅲ.GIS的技术优势在于它的数据综合、模拟与分析评价的能力；Ⅳ.GIS与测绘学和地理学有着密切的关系。

第3章 空间数据二维可视化

第3章 空间数据二维可视化

返回
色彩实现
色彩实现有两种情况： 一种是色彩化仅在屏幕上进行，不需印刷制版，那末， 屏幕仿真设色即不需往下进行； 另一种情况需要印刷制版，由于印刷制版与屏幕设色的色 彩机制不同，采用的是黄、品（红）、青（Y、M、C）减色 法，因此，需要建立与颜色数据库相一一对应的印刷色彩数 据库。或通过理论模型和实验系数，结合实际的屏幕设色系 统和印刷色彩，予以实验修正后实施。
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面符的绘制
由于面符是一n1×n2矩阵，因而首先把面区域填实，取 出面内点阵，分块与n1×n2面符矩阵做"与"运算完成面符绘 图。当然也可再进行后续的底色及前景色彩设计。
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第四节 空间信息的色彩设计与输出
空间信息图形表示中，色彩是一个重要的信息表达手段， 是符号化中的一部分，同时也涉及到最终地图图形的输出。 色彩设计是一种很困难的，也是很专门的艺术工作。由于 GIS建立在计算机上，因此色彩的设计已完全改变了传统 用手工在纸面上设计的旧习，采用色彩数据库及计算机设 色在很大程度上改善了这一工作，但是色彩的最终结果， 仍要由人的视见感受来决定。这一过程可分为：色彩的屏
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栅格符号化
栅格符号化就是以栅格方式来绘制可视化符号，它一般 采用信息块方式，主要原因一方面由于它是近年来发展起来 的方法，采取了开放式绘图方式；另一方面由于采用程序块 方法，栅格图形变化太多，也过于复杂，程序很难编制 ； 对于栅格符号化一般涉及以下几个方面： 栅格符号的缩放与旋转 点状符号的绘制 线状符号的绘制 面符的绘制。
•例如：要在计算机上显示长江
首先需要在GIS数据库中找到有关长江的图形数据； 即：由离散点组成的河流中心线数据及所附带的宽度信 息等； 其次，数据必须经过必要的预处理(例如大比例尺显示可能 需要进行坐标插值和曲线光滑，小比例尺显示可能需要数 据压缩显示)； 三，根据可视化需要，参照图式规范按比例尺符号化(例如河 流哪些部分单线显示，哪些部分双线显示)； 四，在实际工作中不仅仅需要屏幕可视化，则涉及到地图输 出的问题(包括打印图件、输出文件等)。

第三章 空间数据的表达方法

第三章 空间数据的表达方法

（一）特点： 1.用离散的点或线描述地理现象及特征 2.用拓扑关系描述矢量数据之间关系
3.面向目标的操作
4.数据结构复杂且难以同遥感数据结合
5.难于处理位置关系
空间对象（实体）的地图表达
点：位置：（x，y） 属性：符号 线：位置：（x1,y1),(x2,y2),…,(xn,yn) 1 1 2 2),„,(xn n 属性：符号—形状、颜色、尺寸
7 7 7 7ຫໍສະໝຸດ 7 7 7 77 7 7 7
7 7 7 7
7 7 7 7
7 7 7 7
空间单元人为划定成 大小相等的正方形网 格，有着统一的定位 参照系。每个空间 单元只记录其属性值， 而不记录它的坐标值。
2
2
2 2 1 4 4 4 4 4 4 4
2
2 2 1 4 4 4 4 4 4 4
2
2 2 1 4 4 4 4 4 4 4
2
2 2 1 4 4 4 4 4 4 4
2
2 1 4 4 4 4 4 4 4 4
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1 4 4 4 4 4 4 4 4 4
1
1 4 4 4 4 4 4 4 4 4
1
7 1 4 4 4 4 4 4 4 4
7
7 7 1 4 4 4 4 4 4 4
7
7 7 7 1 4 4 4 4 4 4
7
7 7 7 7 1 4 4 4 4 4
地理信息系统为什么要研究数据模型
现实世界真实模型
空间数据处理
空间数据查询
空间数据分析
空间数据模型 空间数据复原 空间数据结构
数据库：空间数据物 理结构
空间信息 3.2 空间数据模型 3.3 空间数据结构 3.4 地貌的表达——数字化地形模型

4第三章空间数据模型(第三节2矢量数据处理)

4第三章空间数据模型(第三节2矢量数据处理)

（2）定位不准确产生的数字化错误
——地物位置不准确
——个别点位置不准 确
2.常见数字化错误
1)伪节点 ——伪节点使一条完整的线变成两段。 通常原因： 未能一次录入完毕一条线。
2)悬挂节点
——只与一条线相连接的节点。 悬挂节点主要情形： 多边形不封闭
不及和过头
节点不重合
3)“碎屑”多边形 因多变形重叠边界处理不当产生的零碎多边形。
(二)图形拼接
1.必要性 当对底图进行数字化后，由于图幅比较大或采 用小型数字化仪、扫描时，难以将研究区域的 底图以整幅的形式来完成 。
2.拼接处理方法
点状 ——直接合并图层 线状 ——合并图层
——再粘连
面状 ——合并图层 ——粘连线条 ——拓扑处理
3.边缘不匹配情况的处理 二幅图进行拼接时一般会出现边缘不匹配的情况。
3)“碎屑”多边形 产生原因： ——一般由于重复录入(前后两次录入同一 条线的位置不完全一致)引起。
——用不同比例尺的地图进行数据更新。
4)不正规的多边形
——拓扑错误的多变形。
4)不正规的多边形
原因：
由于输入时点的次序倒置或者位置不准。 后果： 在进行拓扑生成时，同样会产生“碎屑”多边 形。
5)线段锯齿状
3.边缘不匹配情况的处理 第一种方法 ——修改空间数据库中点和矢量的坐标，以维 护数据库的连续性； 第二种方法
——先对准两幅图的一条边缘线，然后再调 整其它线段使其取得连续。
拼接
(三)坐标变换
1.必要性
(1)输入的底图是照片底图，而输出则要按一 定比例的矢量方式 (2) 输入的地图是一种投影，而要求输出的 地图产物是另一种投影
——线实体之间的连接关系

南师-地信-参考习题

南师-地信-参考习题

第一部分基础理论题第1章概论1.What’s your comprehension of the concepts of GIS?2.What are the difference and the relation between the basic function and the applied function of GIS?3.With the development of the modern information technique, what kind of changes has brought to the survey ing and mapping technique and geographic analysis technique?4.What are the difference and the relation between instrumental GIS and appl ied GIS?5、试将GIS的输入设备按照不同的分类方法进行分类，并说明其特点。

6、现代空间定位技术有哪些主要方法？对GIS技术的发展产生什么影响？7、网络技术的出现与发展对GIS技术产生哪些主要的变化8、说明GIS在几个不同发展阶段的标志性技术是什么，它们的出现如何促进GIS的发展？第2章地理空间数学基础1.What are the relations between the earth surface, the geoid, and the Earth spherop?2.How many coordinate systems are there to describe the geographic spatial data? What are the relations between them?3.What are the advantage and the disadvantage of describing a point on the ground by using geodetic coordinate and geocentric coordinate?4.What are the main characteristics and the applicability of the UTM Projection and the Lambert Projection?5. How to transform the elevation of the different datum?6、高斯投影的变形特征是什么？为什么常常被用作大比例尺普通地图的地图投影？7、在数字地图中，地图比例尺在含义与表现形式上有哪些变化？8、除地形分幅外，谈谈还有何种地理空间框架？他们如何进行编码？9、GPS数据如何与地图数字化数据进行集成？10、选择投影需要考虑哪些因素？如果要制作1：10万的土地利用图，该选何种类型的地图投影？第3章空间数据模型1.What are the main characters of the spatial objects?2.What’s the meaning of spatial relationship? What’s the advantage of spatial relationship in describing the spatialobjects?3、空间数据的概念模型有哪些组成部分？试分析他们之间的关系？4、试分析GIS的几种主要的数据模型各自的优缺点。

南京师范大学地理信息系统考研基础理论题汇总

南京师范大学地理信息系统考研基础理论题汇总

专业课复习资料（最新版）封面地理信息系统基础理论题第1章概论1、你是如何理解地理信息系统的概念的？2、地理信息系统的基本功能与应用功能的区别和联系是什么?3、现代信息技术的出现给测绘技术与地理分析技术带来哪些主要的变化？4、工具型GIS与应用型GIS的区别与联系是什么？5、试将GIS的输入设备按照不同的分类方法进行分类，并说明其特点。

6、现代空间定位技术有哪些主要方法？对GIS技术的发展产生什么影响？7、网络技术的出现与发展对GIS技术产生哪些主要的变化8、说明GIS在几个不同发展阶段的标志性技术是什么，它们的出现如何促进GIS的发展？第2章地理空间数学基础1、地球表面、大地水准面及地球椭球体面之间的关系是什么？2、地理空间数据的描述有哪些坐标系？相互的关系是什么？3、采用大地坐标与地心坐标表述地面上一点的位置各有什么优缺点？4、高斯投影的变形特征是什么？为什么常常被用作大比例尺普通地图的地图投影？5、UTM与兰伯特投影的主要特点与适用性是什么？6、在数字地图中，地图比例尺在含义与表现形式上有哪些变化？7、如何进行不同基准下的高程的转换？8、除地形分幅外，谈谈还有何种地理空间框架？他们如何进行编码？9、GPS数据如何与地图数字化数据进行集成？10、选择投影需要考虑哪些因素？如果要制作1：10万的土地利用图，该选何种类型的地图投影？第3章空间数据模型空间实体一般具有哪些主要的特征？1、何为空间关系？空间关系在描述空间实体特征中的意义何在？2、空间数据的概念模型有哪些组成部分？试分析他们之间的关系？3、试分析GIS的几种主要的数据模型各自的优缺点。

4、空间数据类型有哪些？简述其特征。

第4章空间数据结构1、总结矢量数据和栅格数据在结构表达方面的特色。

2、简述栅格数据压缩编码的几种方式和各自优缺点。

3、简述矢量数据编码的几种方式和各自优缺点。

4、栅格与矢量数据结构相比较各有什么特征？5、矢量和栅格数据的结构都有通用标准吗？请说明。

地理信息系统原理第三章 空间数据模型与数据结构3.2

地理信息系统原理第三章 空间数据模型与数据结构3.2
第1行第N列亮度值 波段2 第1行第1列亮度值
第1行第N列亮度值 波段n 波段1 第2行第1列亮度值 波段n
BSQ结构
BIP结构
BIL结构
星蓝海学习网13
以行为记录单位按行存储 地理数据。属性明显，位 置隐含。 缺点：存在大量冗余，精 度提高有限制。
星蓝海学习网14
0 0 0 0 0 4 4 4 记录1 0 0 0 0 0 4 4 4
星蓝海学习网
• 优点：
• 栅格加密时，数据量不会明显 增加，压缩效率高，最大限度 保留原始栅格结构，
• 编码解码运算简单，且易于检 索、叠加、合并等操作，得到 广泛应用。
• 缺点：
• 不适合于类型连续变化或类型 区域分散的数据。
星蓝海学习网
(2)压缩栅格数据结构
块码（二维游程编码）（行，列，半径，属性值）
弧段ID a b c d e
起始点 5 7 1 13 7
终结点 1 1 13 7 5
… … … 左多边形 Q A Q D D
右多边形 A B B B A
f
13
5
Qห้องสมุดไป่ตู้
D
点号 1 2
…… 25
坐标 （x1，y1） （x2，y2）
…… （x25，y25）
g
25
弧段ID
点号
a
5,4,3,2,1
b
7,8,1
c
1,9,10,11,12,13
• 采用方形区域作为记录单元，每个记录单元包括相邻的若干栅格，数据结构由初始位置(行、 列号)和半径，再加上记录单元代码组成。特点：
• 一个多边形所包含的正方形越大，多边形的边界越简单，块状编码的效率就越好。
• 块状编码对大而简单的多边形更为有效，而对那些碎部较多的复杂多边形效果并不好。

第三章空间数据的组织与结构(二)

第三章空间数据的组织与结构(二)

24 25 8 6
3 4
5
多边形原始数据
多边形 A B
数据项
(x1,y1),(x2,y2),(x3,y3),(x4,y4),(x5,y5),(x6,y6),(x7,y7),(x8,y8),(x9,y 9),(x1,y1) (x1,y1), (x9,y9), (x8,y8), (x17,y17), (x16,y16), (x15,y15),(x14,y14) ,(x13,y13), (x12,y12), (x11,y11),(x10,y10),(x1,y1)


栅格数据结构是一种影像数据结构，适用于遥 感图像的处理。它与制图物体的空间分布特征 有着简单、直观而严格的对应关系，对于制图 物体空间位置的可探性强，并为应用机器视觉 提供了可能性，对于探测物体之间的位置关系, 栅格数据最为便捷。 多边形数据结构的计算方法中常常采用栅格选 择方案，而且在许多情况下，栅格方案还更有 效。例如，多边形周长、面积、总和、平均值 的计算、从一点出发的半径等在栅格数据结构 中都减化为简单的计数操作。
c
d e f g h i j
16
19 15 15 1 8 16 31
8
5 19 16 15 1 19 31
E
O O D O A D B
B
E D B B B E C
弧段文件
弧段坐标文件
结点号 1 2
坐标 (x1,y1)
连接弧段 a,g
…… …… …… ……
结点文件
…… …… …… ……
……
22 23
24 25 8 6
3 4
5
B
C
D
EaΒιβλιοθήκη bcfg
h j

空间数据库全面版

空间数据库全面版

1.绪论2.数据：客观事物的属性、数量、位置及其相互关系等的符号描述3.空间：一系列结构化物体及其相互间联系的集合4.数据库是指按照一定数据模型组织、描述和长期储存在计算机内可共享的数据集合。

5.空间数据：以地球表面空间位置为参照，描述空间实体的位置、形状、大小及其分布特征诸多方面信息的数据6.空间数据库描述与特定空间位置有关的真实世界对象的数据集合7.空间数据模型指可支持现实世界中的空间实体的表达及其相互之间的关系，是地理信息系统进行空间数据组织与空间数据库设计的理论基础。

8.空间数据组织管理：基于文件管理、文件与关系数据库混合管理、关系数据库管理、面向对象数据库管理和对象---关系数据库管理模型现状;三维数据结构：基于体描述和基于面表示的数据模型及三维矢量、栅格、混合与面向对象的数据结构9.数据模型种类：层次模型、网络模型、关系模型（传统数据模型）、面向对象数据模型与面向实体数据模型。

10.空间数据的特性：时间性、空间性、多维性和海量数据性。

11.地理空间具有空间参考信息的地理实体或地理现象发生的时空位置集。

12.空间数据以地球表面空间位置为参照用来描述空间实体的位置、形状、大小及其分布特征诸多方面信息的数据。

13.空间数据是对现实世界中的空间特征和过程的抽象表达，用来描述现实世界的目标，记录地理空间的位置、拓扑关系、几何特征和时间特征，其中拓扑特征和位置特征是空间数据特有的特征。

14.空间数据库描述与特定空间位置有关的真实世界对象的数据集合15.空间数据类型地形数据、地图数据、影像数据与属性数据。

16.空间数据的特征：时空特征、多维特征、多尺度特征和海量数据量特征。

17.空间数据的空间特性空间实体的空间位置及其与其他空间实体的空间关系，指明地物在地理空间的位置。

18.空间特征是空间数据最基本的特征，是指空间数据记录地理空间实体对象的空间分布位置和几何形状诸多空间信息。

19.空间数据库的作用：①空间数据处理与更新；②海量数据储存与管理；③空间分析与决策；④空间信息交换与共享。

第三章 GIS空间分析的数据模型

第三章 GIS空间分析的数据模型
(收货方、邮件主人、物资储备站等)，
如何寻找到一个最短和最经济的路径，保证访问
到所有站点，同时最快最省地完成一次行程呢?
23
常用的网络模型：

资源分配(Allocate)
反映现实世界网络中资源的供需关系模型。
• “供”代表一定数据的资源或货物，位于“中 心CENTER”设施中。 • “需”指对资源的利用。 分配分析：在空间中的一个或多个点间分配资源。
武汉大学遥感信息工程学院遥感科学与技术本科生教案(2012年)
第三章 GIS空间分析的数据模型
秦昆 qinkun163@
1
空间分析是基于地理对象的位置和形态 特征的空间数据分析技术。
空间分析方法受空间数据表示形式的制 约和影响， 研究空间分析必须考虑空间数据的表示 方法和空间数据模型。
应用专 题图
水污染评 价图
富营养化 图
水质分区 图 透明度矢 量专题图 水污染评 价矢量图
矢量专题 图
传感器名称 叶绿素矢 量专题图 富营养化 矢量图 影像编号 卫星名称 产品等级
包含
获取日期 总悬浮物 矢量专题 图
原始遥感 影像
分辨率 水质分区 矢量图 波段 数据格式 地理投影 地理坐标
遥感数据 的ER图
4
3.2 空间数据模型

空间数据模型：是关于GIS中空间数据组织的概念， 反映现实世界中的空间实体，及其相互之间的联系， 为空间数据组织和空间数据库模式设计提供基本的概 念和方法。
5

GIS数据模型的三个层次： 概念数据模型
逻辑数据模型
物理数据模型
6

GIS空间数据模型的概念模型：
基本任务：确定感兴趣的现象和基本特性，描述实 体间的相互联系织地理时空对象。 每个地理时空对象中封装了对象的时态性、空间 特性、属性特性和相关的行为操作及与其他对象 的关系。 时间、空间及属性在时空对象中具有同等重要的 地位。

第三章空间数据模型第2节栅格数据模型

第三章空间数据模型第2节栅格数据模型

5
7
D
5
8
C
5
8
Full Raster Encoding (100 Values)
Rows
Columns 0123456789 0 AAAAAAAAAA 1 AAAAAAAAAA 2 AAAABBBBBB 3 AAAABBBBBB 4 DDDDBBBBBB 5 DDDDDBBBBB 6 DDDDDCCCCC 7 DDDDDCCCCC 8 DDDDDCCCCC 9 DDDDCCCCCC
(88 bytes)
4、四杈树编码－概念
四 叉 树 分 割
四杈树编码－数据表达
三、计算机中的栅格数据
• DEM示例
地形表达
地形表达 DEM
地形表达
等值线表示
污染浓度表示
等高线的栅格表示
四、栅格数据总结
1. 面积被表达为栅格矩阵
栅格是基本元素（像元）
2. 空间描述的详细程度依赖于栅格的大小 3. 存储要求高，需要压缩
第三章 空间数据模型
主要内容
第一节 关系数据模型 第二节 栅格数据模型 第三节 矢量数据模型 第四节 矢量数据模型TIN 第五节 空间数据模型比较 第六节 属性数据与空间数据的连接 第七节 数据模型发展趋势
第二节 栅格数据模型
一．栅格表达 二．栅格数据压缩技术 三．计算机中的栅格数据 四．栅格数据总结
1 2 34 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8
作业：分别用块状编码和标准游程长度编码对此图像进行编码
栅格表达的 精度-分辨率 的大小，依 赖于栅格的 大小
存储量和精 度的矛盾
分辨率与存储单元示意图
思考题
1. 感知世界的二分法是什么？地理信息的空间变化在 这种二分法下是如何被感知的？

第三章 空间数据采集与处理练习

第三章 空间数据采集与处理练习

一、单选题1、对于离散空间最佳的内插方法是：A．整体内插法 B．局部内插法C．移动拟合法 D．邻近元法2、下列能进行地图数字化的设备是：A.打印机B.手扶跟踪数字化仪C.主机 D.硬盘3、有关数据处理的叙述错误的是：A.数据处理是实现空间数据有序化的必要过程B.数据处理是检验数据质量的关键环节C.数据处理是实现数据共享的关键步骤D.数据处理是对地图数字化前的预处理4、邻近元法是：A.离散空间数据内插的方法B.连续空间内插的方法C.生成DEM的一种方法D.生成DTM的一种方法5、一般用于模拟大范围内变化的内插技术是：A.邻近元法B.整体拟合技术C.局部拟合技术D.移动拟合法6、在地理数据采集中，手工方式主要是用于录入：A.属性数据B.地图数据C.影象数据 D.DTM数据7、要保证GIS中数据的现势性必须实时进行：A.数据编辑B.数据变换C.数据更新 D.数据匹配8、下列属于地图投影变换方法的是：A.正解变换B.平移变换C.空间变换 D.旋转变换9、以信息损失为代价换取空间数据容量的压缩方法是：A.压缩软件B.消冗处理C.特征点筛选法 D.压缩编码技术10、表达现实世界空间变化的三个基本要素是。

A. 空间位置、专题特征、时间B. 空间位置、专题特征、属性C. 空间特点、变化趋势、属性D. 空间特点、变化趋势、时间11、以下哪种不属于数据采集的方式：A. 手工方式B.扫描方式C.投影方式 D.数据通讯方式12、以下不属于地图投影变换方法的是：A. 正解变换B.平移变换C.数值变换 D.反解变换13、以下不属于按照空间数据元数据描述对象分类的是：A. 实体元数据B.属性元数据C.数据层元数据D. 应用层元数据14、以下按照空间数据元数据的作用分类的是：A. 实体元数据B.属性元数据C. 说明元数据D. 分类元数据15、以下不属于遥感数据误差的是：A. 数字化误差B.数据预处理误差C. 数据转换误差D. 人工判读误差二、填空题1、数据处理涉及的内容很广泛，主要取决于和，一般包括数据变换、数据重构、数据提取等内容。

第三章空间数据采集与处理练习资料

第三章空间数据采集与处理练习资料

第三章空间数据采集与处理练习资料一、单选题1、对于离散空间最佳的内插方法是：A．整体内插法 B．局部内插法C．移动拟合法 D．邻近元法2、下列能进行地图数字化的设备是：A.打印机B.手扶跟踪数字化仪C.主机 D.硬盘3、有关数据处理的叙述错误的是：A.数据处理是实现空间数据有序化的必要过程B.数据处理是检验数据质量的关键环节C.数据处理是实现数据共享的关键步骤D.数据处理是对地图数字化前的预处理4、邻近元法是：A.离散空间数据内插的方法B.连续空间内插的方法C.生成DEM的一种方法D.生成DTM的一种方法5、一般用于模拟大范围内变化的内插技术是：A.邻近元法B.整体拟合技术C.局部拟合技术D.移动拟合法6、在地理数据采集中，手工方式主要是用于录入：A.属性数据B.地图数据C.影象数据 D.DTM数据7、要保证GIS中数据的现势性必须实时进行：A.数据编辑B.数据变换C.数据更新 D.数据匹配8、下列属于地图投影变换方法的是：A.正解变换B.平移变换C.空间变换 D.旋转变换9、以信息损失为代价换取空间数据容量的压缩方法是：A.压缩软件B.消冗处理C.特征点筛选法 D.压缩编码技术10、表达现实世界空间变化的三个基本要素是。

A. 空间位置、专题特征、时间B. 空间位置、专题特征、属性C. 空间特点、变化趋势、属性D. 空间特点、变化趋势、时间11、以下哪种不属于数据采集的方式：A. 手工方式B.扫描方式C.投影方式 D.数据通讯方式12、以下不属于地图投影变换方法的是：A. 正解变换B.平移变换C.数值变换 D.反解变换13、以下不属于按照空间数据元数据描述对象分类的是：A. 实体元数据B.属性元数据C.数据层元数据D. 应用层元数据14、以下按照空间数据元数据的作用分类的是：A. 实体元数据B.属性元数据C. 说明元数据D. 分类元数据15、以下不属于遥感数据误差的是：A. 数字化误差B.数据预处理误差C. 数据转换误差D. 人工判读误差二、填空题1、数据处理涉及的内容很广泛，主要取决于和，一般包括数据变换、数据重构、数据提取等内容。

地理信息系统理论习题

地理信息系统理论习题

第1章、绪论1. 信息的概念和特性是什么？2. 信息与数据的关系是什么？3. GIS与其它IS之间的关系和区别。

4. GIS 的组成部分有哪些？5. GIS功能有哪些？6. GIS的应用领域有哪些？第2章、地理空间数学基础1、地球表面、大地水准面及地球椭球体面之间的关系是什么？2、地理空间数据的描述有哪些坐标系？3、地图投影为什么产生变形4、地图投影的分类5、按投影变形性质分类6、高斯投影的变形特征是什么？为什么常常被用作大比例尺普通地图的地图投影？7、UTM与兰勃特等角投影的主要特点与适用性是什么？8、除地理格网区域框架外，还有何种地理空间框架？空间区域框架的目的？9、选择投影需要考虑哪些因素？如果要制作1：10万的土地利用图，该选何种类型的地图投影？第3章、空间数据模型1. 空间实体的概念，具有哪五种主要特征？2. 何为空间关系？有哪些类型？3. 空间数据的概念模型有哪些组成部分？试分析他们之间的关系？4. 分析GIS的几种主要的数据模型各自的优缺点。

5．空间数据类型有哪些？简述其特征。

6. 主要拓扑空间关系有哪些？对数据处理和空间分析有什么重要的意义第4章、空间数据结构1、总结矢量数据和栅格数据在结构表达方面的特色。

2. 矢量、栅格数据各自的优缺点有哪些？3. 简述矢量数据编码的几种方式和各自优缺点。

4. 简述栅格数据结构的几种方式第5章空间数据组织与管理1．栅格数据的管理方式有哪些？2．矢量数据的管理方式有哪些？3．空间数据的索引方式有哪些？第6章、空间数据采集与处理1. GIS的数据源有哪些？简述其特征并叙述其获取途径？2．简述空间数据入库流程。

3. 属性数据的编码是必须的吗？如何编码？4. 纸张上的地图如何进入计算机系统？5．元数据的主要作用是什么？6.什么是空间数据库，具有什么特点第7章空间数据查询与空间度量1．简述空间数据查询的类型与查询内容。

2. 说明空间数据查询的一般过程及查询结果的显示方式。

空间数据模型与数据结构

空间数据模型与数据结构

空间数据模型与数据结构空间数据模型是一种用于描述和操作空间数据的理论模型。

空间数据是指与地理、地质、天文等相关的二维或三维地理空间信息。

在空间数据模型中，空间对象被抽象为点、线、面或其他形状，并与属性数据（如颜色、高度等）相关联。

空间数据模型可以帮助我们更好地理解和分析空间数据，并为空间数据的存储和查询提供基础。

向量是由有序的点，线和多边形组成的，向量数据模型是基于几何对象的。

在向量数据模型中，地理空间被划分为离散的几何对象，每个对象都有唯一的标识符和属性。

常见的向量数据模型有对象集模型和拓扑模型。

对象集模型将空间数据表示为一个个独立的对象，而拓扑模型则通过描述空间对象之间的拓扑关系来表示空间数据。

栅格数据模型把地理空间划分为均匀的栅格单元，每个栅格单元都有唯一的标识符和属性。

栅格数据模型适用于以栅格为基本单位的空间数据，例如遥感影像。

栅格数据模型可以将连续的空间数据离散化，便于计算机处理和存储。

除了向量数据模型和栅格数据模型，还有其他的空间数据模型，如网格数据模型和层次化数据模型。

网格数据模型通过将地理空间划分为不规则的网格来表示空间数据。

网格数据模型适用于网格化的空间数据，如地球表面的地理栅格。

层次化数据模型是基于分层结构的数据模型，将地理空间划分为多个层次，每个层次都有不同的细节级别。

层次化数据模型可以在不同的细节级别上处理和分析空间数据。

在实际应用中，空间数据模型通常与数据库系统结合使用。

关系数据库管理系统（RDBMS）可以支持空间数据模型，并提供空间数据的存储、查询、分析和可视化功能。

此外，地理信息系统（GIS）也是空间数据管理和分析的重要工具，它结合了空间数据模型和数据库系统，可以帮助用户更好地管理和利用空间数据。

总之，空间数据模型是描述和操作空间数据的理论模型，包括向量数据模型、栅格数据模型、网格数据模型和层次化数据模型等。

空间数据模型可以帮助我们更好地理解和分析空间数据，并为空间数据的存储和查询提供基础。

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二元联系
基数（ Cardinality ）
一对一联系（1: 1） 管理者与森林 多对一联系（M:1） 设施与森林 多对多联系（M:N ） 河流与设施

实体及其属性
Name Name Length Facility River LineID LineID Discharge Length
Quality


类：应用中所有具有相同性质的对象的抽象和封装。 属性：描述类和对象的特征。 + 公有的属性：属性可以被任何类访问和操作； - 私有的属性：只有属性所在的类才能访问这个 属性； # 受保护属性：从父类派生的类可以访问该属性。 关系 聚合（aggregation）: 描述部分－整体关系 泛化（generalization）:描述一般-特殊关系 关联（association）: 描述不同类对象的对等关系。 方法 函数，类定义的一部分，用来修改类的行为或状 态。
州立公园的例子：多值属性
Forest-Stand有一个多值属性Polygonid。创建一个有 两列的新关系：一列为拥有该多值属性的实体的码， 另一列为该多值属性
Forest-Standard-Geom StandId (Integer) Polygonid (Integer)
E-R图



７个实体 属性 ８个联系

<导出形状>
<基本形状> ●
/
〗
基本形状的语法
导出形状的象形图
（6）备选形状
备选形状可以用于表示某种条件下的同一个对象。 例如，根据比例尺，一条河流可以表示成一个多边形或 一条线。 <备选形状> <基本形状> <导出形状> <基本形状> <基本形状> 备选形状的语法
备选形状的象形图
（7）任意形状
对于形状的组合，我们用通配符（*）表示，它表示各 种形状。 例如，一个灌溉网是由泵站（点）、水渠（线）以及水 库（多边形）所组成的。

（8）用户自定义形状 除了点、线和多边形这些基本形状外，用户还可 以定义自己的形状。 例如，为了表达更多的信息，用户可能更愿意使 用感叹号之类的象形图来表示灌溉网。 联系象形图 联系象形图用来构建实体间联系的模型。 例如，part-of用于构建道路与路网之间联系的模 型，或是用于把森林划分成林分的建模。
3.1 概念数据模型
1.E-R模型
概念数据模型简称为概念模型，也称为信息模型，是用户 和数据库设计人员之间进行交流的语言和工具。 信息模型中比较著名的是实体联系模型，简称ER模型。由 P.P. Chen于1976年提出，通过ER图表示实体及其联系。 ER图有四个基本成分： （1）矩形框——表示实体型； （2）菱形框——表示联系型； （3）椭圆形框——表示实体型或联系型的属性； （4）直线——用来连接上述三种图框。
实体的联系
Name Volume M Supplies_water_to River LineID Length
Discharge
Name N Facility Length
Quality
LineID
3.1 概念数据模型

ER图：
逻辑设计：关系模型
1970年CODD提出，最流行的逻辑数据模型； 表称为一个关系（Relation），列称为属性 (Attribute)； 元组（或行）对应关系实例； 属性的取值范围称为域：整型、浮点型、字 符型、日期型。不支持自定义类型和几何类 型。
概念模型与逻辑模型的转化
规则： （1）实体关系表 （2）M:N联系关系表 （3）多值的几何属性关系表
州立公园例子的关系模式
州立公园例子的关系模式

在关系数据库模型中，ER图中实体的空间属性必 须用特殊的方式处理：空间属性被表示为新的关系：
空间表
Point
Pointid (Integer) Latitude (Real) Longitude (Real)

学校名
校址
校长
学号
姓名
年龄
性别
学校
１ 聘任 Ｎ 年薪 成绩 Ｍ 选修 Ｎ
学生
Ｏ 成绩 必修 Ｐ
教师
课程
教工号
姓名
专长
课程号
课程名
学分
（１）学校与教师联系的ER图
（2）学生与课程联系的ER图
州立公园（State-Park）的SDB例子

State-Park SDB由多个森林（forest）组成，这 些森林又是不 同树种的林分（forest-stand） 的集合； 州立公园中有道路（road），并有一 个管理员（manager）； 州立公园中还有负责 监控和扑灭火灾的消防站（firestation）； 以 及星罗棋布的诸如野营地和办公室之类的设施 （facility）； 最后一点，州立公园有河流 （river）穿过并为各种设施供水。
3.1 概念数据模型

2.空间E-R模型 （1）空间实体及其表达 描述的实体具有空间特性，具有空间属性，一般用点、 线、面或Grid-cell、Tin、Image像元表示。 三种实体类型： • 空间属性对应的一般实体； • 空间属性对应的需用多种空间尺度的实体； • 有空间属性对应的需表达多时段的实体。 （2）空间实体的关系及其表达 一般关系 拓扑关系（相邻、联结、包含） 空间操作（邻近、交叠、空间位置的一置性）

关系模型中的约束

逻辑一致性要求，维护某些约束： 码约束：每个关系必须有一个主码 （primary Key） 实体完整性：主码不能取空值 参照完整性：外码（foreign key）的 属性值要么是另一个关系的主码值， 要么为空值。
将ER模型映射到关系模型

通常有５个基本步骤：（由CASE工具生成的ER图可以转
信息的抽象过程实际上涉及到信息的三种不同世 界：现实世界、信息世界和机器世界。按照不同的应 用目的可以把数据模型划分为概念（数据）模型和 （逻辑）数据模型。
信息抽象过程

不同世界术语的对应关系
信息世界 机器世界
现实世界
认识抽象
概念模型 数据化
数据模型
个体 个体特征 总体
实体 属性 实体集 实体标识符
ER与UML的比较
ER 实体（Entity） 关系（Relationship） 属性（Attributes） 码属性 角色（Roles） 综合与特化 （Generalization& Specialization） UML 类（Class） 关联（Association） 属性（Attributes） 方法 角色（Roles） 综合与分类 （ Generalization& Classification）
记录 字段 文件 关键字
数据库设计的三个步骤


概念模型设计 （E-R） 逻辑模型设计：与概念数据模型在商用DBMS上的具体 设计实现（关系模型、层次模型、网状模型）有关。 关系模型设计：关系表，属性，关系模式，逻辑一 致性。关系查询语言SQL与 关系代数。 关系数据模型（关系代数）并不能满足空间数据的 建模要求 ；GIS与关系数据库之间还存在相当大的 语义鸿沟。 目前还没有广为接受的地理信息数学模型，地图代 数并不成熟。ArcGIS的Geodatabase提供了空间实 体及其关系的要素-对象-关系模型，但不支持SQL 查询操作。 物理模型设计：空间存储、索引 。
化成关系模式：ERwin; Oracle Designer; Rational Rose.）



将每个实体映射成一个独立的关系； 1：1的联系，将任一实体的码属性作为其他关系的 外码； M: 1的联系，“1”侧关系的主码作为“M”侧关系的 外码。 M: N的联系，每个M: N联系被映射成一个新的关系， 关系的名称就是联系的名称，关系的主码由参与实 体的主码对组成。 对于多值属性，创建一个有两列的新关系：一列为 拥有该多值属性的实体的码，另一列为该
3.用象形图扩展ER模型 实体象形图



（1）象形图 象形图是一种将对象插在方框内的微缩图表示，这 些微缩图用来扩展ER图，并插到实体矩形框中的适 当位置。 （2）形状 形状是象形图中的基本图形元素，它代表着空间数 据模型中的元素。 一个模型元素可以是基本形状、复合形状、导出形 状或备选形状。 <基本 ● / ● 〗 （3）基本形状 形状>
州立公园例子的ER图
州立公园中森林林分的关系模式
Forest-Stand Stand-id Species Forest-name (Integer) (varchar) (varchar)
M: 1的联系，“1”侧关系的主码作为“M”侧关系的外码
Forest-Stand-Geom Stand-id Polygonid (Integer) (Integer)
州立公园（State-Park）的SDB例子


森林（Forest） 道路 （ Road ） 管理员（Manager） 消防站（Fire-Station） 设施（Facility）（野营地，办公室） 河流（River）
3.1 概念数据模型
1.E-R模型


实体和属性 现实世界被划分为 一个个实体（Entity），或 对象；例如州立公园中的：河流、森林、设施 实体由属性（Attributes）来描述其性质，唯一 标识实体的属性或属性集称为码（Key）。属性 包括名称和类型：类别、比例、数值（场）。 属性的单值和多值：例如森林的空间多值属性 （包括多个多边形） 联系 实体间关系通过联系来关联表达；
空间数据库技术
李瑞改
第3章 空间数据模型